本實(shí)用新型涉及空氣源熱泵領(lǐng)域,尤其涉及一種跨臨界CO2熱泵供熱系統(tǒng)。
背景技術(shù):
在我國(guó),隨著建筑業(yè)持續(xù)高速發(fā)展,建筑能耗已占全國(guó)總能耗的較大份額,這部分能耗對(duì)溫室氣體排放有著重要影響。在建筑能耗中,供暖空調(diào)能耗在整個(gè)建筑能耗中占據(jù)較大的份額。目前,能源緊張已成為世界各國(guó)所面臨的最緊迫問(wèn)題,減少傳統(tǒng)燃煤供暖所造成的大氣污染,降低供暖空調(diào)系統(tǒng)的能耗、大力推廣使用包括可再生能源在內(nèi)的清潔能源,成為建筑節(jié)能和提高能源使用效率的重要目標(biāo)和方向。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足,本實(shí)用新型的目的在于,提供一種跨臨界CO2熱泵供熱系統(tǒng),包括:壓縮機(jī),蒸發(fā)器,氣液分離器,氣體冷卻器,回?zé)崞?,毛?xì)管節(jié)流元件;
壓縮機(jī)的跨臨界CO2出口通過(guò)管道與氣體冷卻器的工質(zhì)進(jìn)口連接,氣體冷卻器的工質(zhì)出口通過(guò)管道與回?zé)崞鞲邏簝?nèi)管進(jìn)口連接,回?zé)崞鞲邏簝?nèi)管出口通過(guò)管道與毛細(xì)管節(jié)流元件連接,毛細(xì)管節(jié)流元件通過(guò)管道與蒸發(fā)器的進(jìn)口,蒸發(fā)器的出口通過(guò)管道連接氣液分離器的進(jìn)口,氣液分離器氣體出口通過(guò)管道連接回?zé)崞鞯牡蛪和夤苓M(jìn)口,回?zé)崞鞯牡蛪和夤艹隹谕ㄟ^(guò)管道連接壓縮機(jī)的CO2進(jìn)口;
蒸發(fā)器的熱源空氣進(jìn)口通過(guò)管道連接空氣加熱源,蒸發(fā)器的熱源空氣出口通過(guò)管道連接空氣加熱源;蒸發(fā)器的熱源空氣進(jìn)口與空氣加熱源的管道上設(shè)有熱源空氣風(fēng)機(jī)。
優(yōu)選地,氣體冷卻器的供熱出口與供熱管道的進(jìn)水口連接,氣體冷卻器的供熱進(jìn)口與供熱管道的回水口連接;氣體冷卻器的供熱出口處設(shè)有供暖水出水溫度傳感器以及供暖水泵,氣體冷卻器的供熱進(jìn)口處設(shè)有回水溫度傳感器;
蒸發(fā)器的熱源空氣進(jìn)口處設(shè)有熱源空氣進(jìn)口溫度傳感器,蒸發(fā)器的熱源空氣出口處設(shè)有熱源空氣出口溫度傳感器;壓縮機(jī)的跨臨界CO2出口出設(shè)有出口壓力表,壓縮機(jī)的CO2進(jìn)口處設(shè)有進(jìn)口壓力表。
優(yōu)選地,還包括:控制裝置;
控制裝置包括:中央處理器、電源啟停控制模塊、壓縮機(jī)控制模塊、供暖水泵控制模塊、熱源空氣風(fēng)機(jī)控制模塊、供暖水出水溫度感應(yīng)模塊、回水溫度感應(yīng)模塊、熱源空氣進(jìn)口溫度感應(yīng)模塊、熱源空氣出口溫度感應(yīng)模塊、出口壓力感應(yīng)模塊、進(jìn)口壓力感應(yīng)模塊、時(shí)控模塊、溫度設(shè)置模塊、顯示觸摸屏、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存模塊、報(bào)警模塊;
電源啟??刂颇K用于控制系統(tǒng)電源的通斷;
壓縮機(jī)控制模塊用于控制壓縮機(jī)的啟停;
供暖水泵控制模塊用于控制供暖水泵的啟停;
熱源空氣風(fēng)機(jī)控制模塊用于控制熱源空氣風(fēng)機(jī)的啟停;
供暖水出水溫度感應(yīng)模塊與供暖水出水溫度傳感器連接,用于獲取供暖水出水溫度;
回水溫度感應(yīng)模塊與回水溫度傳感器連接,用于獲取回水溫度;
熱源空氣進(jìn)口溫度感應(yīng)模塊與熱源空氣進(jìn)口溫度傳感器連接,用于獲取蒸發(fā)器的熱源空氣進(jìn)口處的熱源空氣溫度;
熱源空氣出口溫度感應(yīng)模塊與熱源空氣出口溫度傳感器連接,用于獲取蒸發(fā)器的熱源空氣出口處的熱源空氣溫度;
出口壓力感應(yīng)模塊與出口壓力表連接,用于獲取壓縮機(jī)的跨臨界CO2出口壓力;
進(jìn)口壓力感應(yīng)模塊與進(jìn)口壓力表連接,用于獲取壓縮機(jī)的CO2進(jìn)口處壓力;
時(shí)控模塊用于設(shè)置系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)長(zhǎng),并計(jì)量系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)間,啟動(dòng)時(shí)間,停止時(shí)間,使系統(tǒng)在預(yù)設(shè)的運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)內(nèi)運(yùn)行;
溫度設(shè)置模塊用于設(shè)置供暖水出水溫度的上限值及供暖水出水溫度的下限值;
環(huán)境溫度檢測(cè)模塊用于檢測(cè)環(huán)境溫度;
報(bào)警模塊、顯示觸摸屏、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存模塊、電源啟??刂颇K、壓縮機(jī)控制模塊、供暖水泵控制模塊、熱源空氣風(fēng)機(jī)控制模塊、供暖水出水溫度感應(yīng)模塊、回水溫度感應(yīng)模塊、熱源空氣進(jìn)口溫度感應(yīng)模塊、熱源空氣出口溫度感應(yīng)模塊、出口壓力感應(yīng)模塊、進(jìn)口壓力感應(yīng)模塊、時(shí)控模塊、溫度控制模塊、溫度設(shè)置模塊、環(huán)境溫度檢測(cè)模塊分別與中央處理器連接,中央處理器用于接收各個(gè)傳感器感應(yīng)的數(shù)據(jù),根據(jù)設(shè)置的供暖水出水溫度的限值,控制壓縮機(jī)、供暖水泵、熱源空氣風(fēng)機(jī)運(yùn)行,當(dāng)供暖水出水溫度等于設(shè)置的上限值時(shí),控制壓縮機(jī)、熱源空氣風(fēng)機(jī)停止運(yùn)行,當(dāng)供暖水出水溫度等于設(shè)置的下限值時(shí),控制壓縮機(jī)、熱源空氣風(fēng)機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行,對(duì)供暖水出水進(jìn)行加熱;
顯示觸摸屏用于顯示系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)及運(yùn)行狀態(tài),以及用于接收用戶輸入的控制指令,并將控制指令傳輸給中央處理器;數(shù)據(jù)儲(chǔ)存模塊用于對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄,記錄系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的數(shù)據(jù)、狀態(tài),并生成記錄文件,通過(guò)調(diào)用歷史數(shù)據(jù),來(lái)查閱系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài),以便進(jìn)行事故分析和處理;
報(bào)警模塊用于當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)部溫度或壓力超出預(yù)警值時(shí),中央處理器控制報(bào)警模塊發(fā)出報(bào)警信息。
優(yōu)選地,毛細(xì)管節(jié)流元件包括:第一毛細(xì)管,第一毛細(xì)管電磁閥,第二毛細(xì)管,第二毛細(xì)管電磁閥;
第一毛細(xì)管與第一毛細(xì)管電磁閥形成第一串聯(lián)連路,第二毛細(xì)管與第二毛細(xì)管電磁閥形成第二串聯(lián)連路,第一串聯(lián)連路與第二串聯(lián)連路并聯(lián);
控制裝置還包括:毛細(xì)管電磁閥溫控模塊;
第一毛細(xì)管電磁閥和第二毛細(xì)管電磁閥分別與毛細(xì)管電磁閥溫控模塊連接,毛細(xì)管電磁閥溫控模塊用于根據(jù)預(yù)設(shè)環(huán)境溫度,當(dāng)環(huán)境溫度高于預(yù)設(shè)環(huán)境溫度時(shí),閉合第二毛細(xì)管電磁閥,斷開第一毛細(xì)管電磁閥;當(dāng)環(huán)境溫度低于預(yù)設(shè)環(huán)境溫度時(shí),斷開第二毛細(xì)管電磁閥,閉合第一毛細(xì)管電磁閥;
第二毛細(xì)管的長(zhǎng)度長(zhǎng)于第一毛細(xì)管的長(zhǎng)度。
優(yōu)選地,還包括:除霜管路;
除霜管路盤繞在蒸發(fā)器外部,除霜管路一端與壓縮機(jī)的跨臨界CO2出口管道連接,另一端與蒸發(fā)器的進(jìn)口管道連接;除霜管路上設(shè)有除霜電磁閥;蒸發(fā)器外部設(shè)有蒸發(fā)器管壁溫度傳感器;
控制裝置還包括:蒸發(fā)器管壁溫度感應(yīng)模塊、除霜電磁閥控制模塊;
蒸發(fā)器溫度感應(yīng)模塊用于接收蒸發(fā)器管壁溫度傳感器感應(yīng)的蒸發(fā)器管壁溫度;
除霜電磁閥控制模塊用于當(dāng)環(huán)境溫度低于預(yù)設(shè)溫度,環(huán)境溫度與蒸發(fā)器管壁溫度差值超出預(yù)設(shè)值,且除霜時(shí)間間隔大于預(yù)設(shè)時(shí)間間隔時(shí),除霜電磁閥控制模塊控制開啟除霜電磁閥采用壓縮機(jī)熱氣旁通除霜,進(jìn)入化霜階段;當(dāng)環(huán)境溫度與蒸發(fā)器管壁溫度差值低于預(yù)設(shè)值,或達(dá)到除霜預(yù)設(shè)時(shí)間,關(guān)閉除霜電磁閥,結(jié)束化霜。
優(yōu)選地,控制裝置還包括:緊急停止模塊、賬號(hào)密碼登錄模塊;
賬號(hào)密碼登錄模塊用于給用戶提供登錄系統(tǒng)的賬戶密碼,使用戶通過(guò)登錄賬戶密碼后,進(jìn)行系統(tǒng)操作;
供熱管道的進(jìn)水口設(shè)有進(jìn)水閥門,供熱管道的回水口設(shè)有回水閥門;
壓縮機(jī)、氣體冷卻器上均設(shè)有安全閥。
優(yōu)選地,氣液分離器包括殼體,氣液分離器的進(jìn)口設(shè)置在所述殼體的頂部,氣液分離器的進(jìn)口設(shè)有入口接頭,殼體內(nèi)部上方安裝有折流板,所述折流板的下方設(shè)有氣態(tài)豎管,所述氣態(tài)豎管通過(guò)氣態(tài)連接管連接有氣態(tài)橫管,氣液分離器氣體出口位于殼體側(cè)壁的中部,,氣液分離器氣體出口設(shè)有氣態(tài)出口接頭,所述氣態(tài)橫管與氣態(tài)出口接頭連接,所述殼體的底部設(shè)有回油管接口;回油管接口通過(guò)管道與壓縮機(jī)回油接口連接,回油管接口與壓縮機(jī)回油接口之間的管道上設(shè)有回油電磁閥;
所述折流板的中部向上凸起,折流板的邊緣設(shè)有至少一個(gè)缺口。
優(yōu)選地,所述缺口呈半圓形;
所述殼體包括上蓋和下蓋,所述下蓋連接有支架。
優(yōu)選地,蒸發(fā)器包括蒸發(fā)器本體,所述蒸發(fā)器本體內(nèi)部設(shè)有分液器和集氣管,所述集氣管通過(guò)三通閥連接有出氣管,出氣管連通蒸發(fā)器的出口;所述分液器通過(guò)U型三通閥連接有進(jìn)液管,進(jìn)液管連通蒸發(fā)器的進(jìn)口;
分液器包括分液管,所述分液管位于蒸發(fā)器本體內(nèi)部的兩側(cè);
所述分液器包括結(jié)構(gòu)相同的前分液器和后分液器,所述前分液器通過(guò)管路一與U型三通閥的出口一連通,所述后分液器通過(guò)管路二與U型三通閥的出口二連通;
所述前分液器包括U型三通閥,所述U型三通閥的進(jìn)口與管路一連通,U 型三通閥的出口一和出口二分別連接有分液管;
蒸發(fā)器的熱源空氣進(jìn)口和熱源空氣出口分別設(shè)置在殼體的頂端;
進(jìn)氣筒連通蒸發(fā)器的熱源空氣進(jìn)口,出氣筒連通蒸發(fā)器的熱源空氣出口;
所述蒸發(fā)器本體外部設(shè)有殼體,所述殼體呈倒錐形,殼體內(nèi)部的兩側(cè)設(shè)有與分液管配合的安裝槽。
優(yōu)選地,所述殼體的下部通過(guò)支撐架固定在底座上,所述底座上安裝有接水盤;
所述接水盤包括前接水盤和后接水盤。
從以上技術(shù)方案可以看出,本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn):
系統(tǒng)適用范圍廣,適用溫度范圍在-40至40攝氏度,并且一年四季全天候使用,不受陰、雨、雪等惡劣天氣和冬季夜晚的影響,都可正常使用,可連續(xù)加熱,適合多種供暖場(chǎng)合使用,使用熱水工程使用,可實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守,全自動(dòng)運(yùn)行,集中供應(yīng)熱水配有水溫、水位顯示。
系統(tǒng)運(yùn)行成本低,節(jié)能效果突出,不需要燒煤炭,焦炭,相比燒煤炭,焦炭污染低,具有良好的社會(huì)效益。
系統(tǒng)性能穩(wěn)定,不受環(huán)境影響,產(chǎn)品一年四季全天候運(yùn)行,不受夜晚、陰天、下雨及下雪等惡劣天氣的影響,可以實(shí)現(xiàn)全年供熱。
系統(tǒng)占地空間很小,適合于大中城市的高層建筑,安全性能好,無(wú)任何隱患:與電和燃?xì)鉄崴飨嗖煌?,其采用間接加熱方式與水交換熱量,沒(méi)有漏電、漏氣等安全隱患。
系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行自動(dòng)化;自動(dòng)運(yùn)行,無(wú)需值守,自帶溫控裝置和保溫層,可自動(dòng)補(bǔ)水、加熱、斷電。
附圖說(shuō)明
為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案,下面將對(duì)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹,顯而易見地,下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例,對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講,在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下,還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為跨臨界CO2熱泵供熱系統(tǒng)示意圖;
圖2為氣液分離器示意圖;
圖3為氣液分離器的剖面示意圖;
圖4為氣液分離器的俯視示意圖;
圖5為折流板的示意圖;
圖6為折流板的俯視示意圖;
圖7為蒸發(fā)器示意圖;
圖8為蒸發(fā)器俯視示意圖;
圖9為蒸發(fā)器的主視結(jié)構(gòu);
圖10為跨臨界CO2熱泵供熱方法的熱力學(xué)過(guò)程圖;
圖11為跨臨界CO2熱泵供熱方法的熱力學(xué)過(guò)程圖。
具體實(shí)施方式
為使得本實(shí)用新型的實(shí)用新型目的、特征、優(yōu)點(diǎn)能夠更加的明顯和易懂,下面將運(yùn)用具體的實(shí)施例及附圖,對(duì)本實(shí)用新型保護(hù)的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述,顯然,下面所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例,而非全部的實(shí)施例?;诒緦@械膶?shí)施例,本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例,都屬于本專利保護(hù)的范圍。
本實(shí)施例提供一種跨臨界CO2熱泵供熱系統(tǒng),如圖1所示,包括:壓縮機(jī) 1,蒸發(fā)器4,氣液分離器5,氣體冷卻器2,回?zé)崞?,毛細(xì)管節(jié)流元件;
壓縮機(jī)1的跨臨界CO2出口通過(guò)管道與氣體冷卻器2的工質(zhì)進(jìn)口連接,氣體冷卻器2的工質(zhì)出口通過(guò)管道與回?zé)崞?高壓內(nèi)管進(jìn)口連接,回?zé)崞?高壓內(nèi)管出口通過(guò)管道與毛細(xì)管節(jié)流元件連接,毛細(xì)管節(jié)流元件通過(guò)管道與蒸發(fā)器 4的進(jìn)口,蒸發(fā)器4的出口通過(guò)管道連接氣液分離器5的進(jìn)口,氣液分離器氣體5出口通過(guò)管道連接回?zé)崞?的低壓外管進(jìn)口,回?zé)崞?的低壓外管出口通過(guò)管道連接壓縮機(jī)1的CO2進(jìn)口;
氣體冷卻器2的供熱出口與供熱管道的進(jìn)水口17連接,氣體冷卻器2的供熱進(jìn)口與供熱管道的回水口18連接;氣體冷卻器2的供熱出口處設(shè)有供暖水出水溫度傳感器15以及供暖水泵6,氣體冷卻器的供熱進(jìn)口處設(shè)有回水溫度傳感器16;
蒸發(fā)器4的熱源空氣進(jìn)口通過(guò)管道連接空氣加熱源8,蒸發(fā)器的熱源空氣出口通過(guò)管道連接空氣加熱源8;蒸發(fā)器的熱源空氣進(jìn)口與空氣加熱源的管道上設(shè)有熱源空氣風(fēng)機(jī)7;
蒸發(fā)器4的熱源空氣進(jìn)口處設(shè)有熱源空氣進(jìn)口溫度傳感器25,蒸發(fā)器的熱源空氣出口處設(shè)有熱源空氣出口溫度傳感器24;壓縮機(jī)1的跨臨界CO2出口出設(shè)有出口壓力表19,壓縮機(jī)1的CO2進(jìn)口處設(shè)有進(jìn)口壓力表20。
本系統(tǒng)所采用的管道材質(zhì)可以為鋼材質(zhì)、銅材質(zhì)等等。管道具有一定耐壓性,和耐腐蝕性。本系統(tǒng)采用空氣作為在蒸發(fā)器內(nèi)部與CO2進(jìn)行換熱源??諝饧訜嵩?可以采用加熱管對(duì)空氣進(jìn)行加熱等等。
本實(shí)施例中,系統(tǒng)還包括:控制裝置;控制裝置包括:中央處理器、電源啟??刂颇K、壓縮機(jī)控制模塊、供暖水泵控制模塊、熱源空氣風(fēng)機(jī)控制模塊、供暖水出水溫度感應(yīng)模塊、回水溫度感應(yīng)模塊、熱源空氣進(jìn)口溫度感應(yīng)模塊、熱源空氣出口溫度感應(yīng)模塊、出口壓力感應(yīng)模塊、進(jìn)口壓力感應(yīng)模塊、時(shí)控模塊、溫度設(shè)置模塊、顯示觸摸屏、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存模塊、報(bào)警模塊;
電源啟停控制模塊用于控制系統(tǒng)電源的通斷;壓縮機(jī)控制模塊用于控制壓縮機(jī)1的啟停;供暖水泵控制模塊用于控制供暖水泵6的啟停;熱源空氣風(fēng)機(jī)控制模塊用于控制熱源空氣風(fēng)機(jī)7的啟停;供暖水出水溫度感應(yīng)模塊與供暖水出水溫度傳感器15連接,用于獲取供暖水出水溫度;回水溫度感應(yīng)模塊與回水溫度傳感器16連接,用于獲取回水溫度;熱源空氣進(jìn)口溫度感應(yīng)模塊與熱源空氣進(jìn)口溫度傳感器25連接,用于獲取蒸發(fā)器的熱源空氣進(jìn)口處的熱源空氣溫度;熱源空氣出口溫度感應(yīng)模塊與熱源空氣出口溫度傳感器24連接,用于獲取蒸發(fā)器的熱源空氣出口處的熱源空氣溫度;出口壓力感應(yīng)模塊與出口壓力表19連接,用于獲取壓縮機(jī)的跨臨界CO2出口壓力;進(jìn)口壓力感應(yīng)模塊與進(jìn)口壓力表20連接,用于獲取壓縮機(jī)的CO2進(jìn)口處壓力;
時(shí)控模塊用于設(shè)置系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)長(zhǎng),并計(jì)量系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)間,啟動(dòng)時(shí)間,停止時(shí)間,使系統(tǒng)在預(yù)設(shè)的運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)內(nèi)運(yùn)行;溫度設(shè)置模塊用于設(shè)置供暖水出水溫度的上限值及供暖水出水溫度的下限值;環(huán)境溫度檢測(cè)模塊用于檢測(cè)環(huán)境溫度;
報(bào)警模塊、顯示觸摸屏、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存模塊、電源啟??刂颇K、壓縮機(jī)控制模塊、供暖水泵控制模塊、熱源空氣風(fēng)機(jī)控制模塊、供暖水出水溫度感應(yīng)模塊、回水溫度感應(yīng)模塊、熱源空氣進(jìn)口溫度感應(yīng)模塊、熱源空氣出口溫度感應(yīng)模塊、出口壓力感應(yīng)模塊、進(jìn)口壓力感應(yīng)模塊、時(shí)控模塊、溫度控制模塊、溫度設(shè)置模塊、環(huán)境溫度檢測(cè)模塊分別與中央處理器連接,中央處理器用于接收各個(gè)傳感器感應(yīng)的數(shù)據(jù),根據(jù)設(shè)置的供暖水出水溫度的限值,控制壓縮機(jī)、供暖水泵、熱源空氣風(fēng)機(jī)運(yùn)行,當(dāng)供暖水出水溫度等于設(shè)置的上限值時(shí),控制壓縮機(jī)、熱源空氣風(fēng)機(jī)停止運(yùn)行,當(dāng)供暖水出水溫度等于設(shè)置的下限值時(shí),控制壓縮機(jī)、熱源空氣風(fēng)機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行,對(duì)供暖水出水進(jìn)行加熱。
顯示觸摸屏用于顯示系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)及運(yùn)行狀態(tài),以及用于接收用戶輸入的控制指令,并將控制指令傳輸給中央處理器;
顯示觸摸屏顯示壓縮機(jī),壓縮機(jī)的啟停狀態(tài),進(jìn)氣壓力,排氣壓力,氣體冷卻器,氣體冷卻器進(jìn)氣溫度,回油管路,電磁閥開關(guān)狀態(tài),蒸發(fā)器風(fēng)機(jī)開關(guān)狀態(tài),空氣進(jìn)/出溫度,蒸發(fā)器表面溫度,供給水水泵開關(guān)狀態(tài),水泵進(jìn)/出溫度,頻率。除霜,除霜旁通電磁閥開關(guān)狀態(tài),減壓閥前后壓力。單次運(yùn)行時(shí)間,累計(jì)運(yùn)行時(shí)間,當(dāng)前時(shí)間,幫助:彈出對(duì)話框,解釋手動(dòng)模式、時(shí)控模式、溫控模式的解釋和求助電話。
顯示觸摸屏的操作按鍵包括:?jiǎn)?dòng),停機(jī),緊急停機(jī),手動(dòng)除霜,供給水出水溫度,手動(dòng)模式/時(shí)控模式/溫控模式的切換,手控模式:供給水出書溫度、緊急停機(jī),時(shí)控模式:供給水出書溫度、緊急停機(jī)、起始時(shí)間、終止時(shí)間,溫控模式:水箱的保溫溫度、溫控啟動(dòng)溫度、給水停機(jī)溫度、緊急停機(jī)。
數(shù)據(jù)儲(chǔ)存模塊用于對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄,記錄系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的數(shù)據(jù)、狀態(tài),并生成記錄文件,通過(guò)調(diào)用歷史數(shù)據(jù),來(lái)查閱系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài),以便進(jìn)行事故分析和處理。
報(bào)警模塊用于當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)部溫度或壓力超出預(yù)警值時(shí),中央處理器控制報(bào)警模塊發(fā)出報(bào)警信息。
具體的,當(dāng)系統(tǒng)的某一運(yùn)行參數(shù)達(dá)到下列某一參數(shù)后,系統(tǒng)將自動(dòng)報(bào)警,提示運(yùn)行人員處理故障??缗R界CO2熱泵機(jī)組的報(bào)警保護(hù)主要有以下位置和參數(shù):壓縮機(jī)的進(jìn)氣壓力低于2至4MPa,排氣壓力高于12至15MPa。氣體冷卻器進(jìn)氣溫度高于130至150攝氏度。供給水溫度高于35至95攝氏度。
本實(shí)施例中,毛細(xì)管節(jié)流元件包括:第一毛細(xì)管11,第一毛細(xì)管電磁閥 12,第二毛細(xì)管13,第二毛細(xì)管電磁閥14;
第一毛細(xì)管11與第一毛細(xì)管電磁閥12形成第一串聯(lián)連路,第二毛細(xì)管13 與第二毛細(xì)管電磁閥14形成第二串聯(lián)連路,第一串聯(lián)連路與第二串聯(lián)連路并聯(lián);
控制裝置還包括:毛細(xì)管電磁閥溫控模塊;第一毛細(xì)管電磁閥和第二毛細(xì)管電磁閥分別與毛細(xì)管電磁閥溫控模塊連接,毛細(xì)管電磁閥溫控模塊用于根據(jù)預(yù)設(shè)環(huán)境溫度,當(dāng)環(huán)境溫度高于預(yù)設(shè)環(huán)境溫度時(shí),閉合第二毛細(xì)管電磁閥,斷開第一毛細(xì)管電磁閥;當(dāng)環(huán)境溫度低于預(yù)設(shè)環(huán)境溫度時(shí),斷開第二毛細(xì)管電磁閥,閉合第一毛細(xì)管電磁閥;第二毛細(xì)管的長(zhǎng)度長(zhǎng)于第一毛細(xì)管的長(zhǎng)度。
優(yōu)選地,冬季氣溫較低,當(dāng)溫度低于5度時(shí),系統(tǒng)適用的壓縮比較大,采用較長(zhǎng)的毛細(xì)管,毛細(xì)管長(zhǎng)度可為5至10m;夏季環(huán)境溫度較高,當(dāng)環(huán)境溫度高于15度時(shí),系統(tǒng)適用的壓縮比較小,采用較短的毛細(xì)管,毛細(xì)管長(zhǎng)度為2.5 至5m??刂泼?xì)管的電磁閥分為第一毛細(xì)管電磁閥12和第二毛細(xì)管電磁閥 14。
本實(shí)施例中,還包括:除霜管路9;除霜管路9盤繞在蒸發(fā)器4外部,除霜管路9一端與壓縮機(jī)1的跨臨界CO2出口管道連接,另一端與蒸發(fā)器4的進(jìn)口管道連接;除霜管路9上設(shè)有除霜電磁閥21;蒸發(fā)器外部設(shè)有蒸發(fā)器管壁溫度傳感器22;
控制裝置還包括:蒸發(fā)器管壁溫度感應(yīng)模塊、除霜電磁閥控制模塊;蒸發(fā)器溫度感應(yīng)模塊用于接收蒸發(fā)器管壁溫度傳感器感應(yīng)的蒸發(fā)器管壁溫度;除霜電磁閥控制模塊用于當(dāng)環(huán)境溫度低于預(yù)設(shè)溫度,環(huán)境溫度與蒸發(fā)器管壁溫度差值超出預(yù)設(shè)值,且除霜時(shí)間間隔大于預(yù)設(shè)時(shí)間間隔時(shí),除霜電磁閥控制模塊控制開啟除霜電磁閥采用壓縮機(jī)熱氣旁通除霜,進(jìn)入化霜階段;當(dāng)環(huán)境溫度與蒸發(fā)器管壁溫度差值低于預(yù)設(shè)值,或達(dá)到除霜預(yù)設(shè)時(shí)間,關(guān)閉除霜電磁閥,結(jié)束化霜。這樣可以避免由于環(huán)境與蒸發(fā)器的溫差造成在蒸發(fā)器外部產(chǎn)生結(jié)霜,影響換熱效率。經(jīng)過(guò)除濕后,蒸發(fā)器就不會(huì)表面結(jié)霜。系統(tǒng)的運(yùn)行工況得到極大改善。
本實(shí)施例中,控制裝置還包括:緊急停止模塊、賬號(hào)密碼登錄模塊;賬號(hào)密碼登錄模塊用于給用戶提供登錄系統(tǒng)的賬戶密碼,使用戶通過(guò)登錄賬戶密碼后,進(jìn)行系統(tǒng)操作;供熱管道的進(jìn)水口設(shè)有進(jìn)水閥門,供熱管道的回水口設(shè)有回水閥門;壓縮機(jī)、氣體冷卻器上均設(shè)有安全閥。
緊急停止模塊用于當(dāng)使用現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生一些意外事件時(shí),為保證機(jī)組在最短時(shí)間內(nèi)停機(jī)。當(dāng)操作人員在控制面板內(nèi)選擇緊急停機(jī)后,系統(tǒng)同時(shí)將壓縮機(jī)、蒸發(fā)器風(fēng)機(jī)、供給水水泵停止運(yùn)行。
本實(shí)施例中,如圖2至圖6所示氣液分離器用來(lái)分離從蒸發(fā)器排出的氣態(tài)二氧化碳中的液態(tài)二氧化碳和壓縮機(jī)油,以避免壓縮機(jī)發(fā)生液擊和缺油,可提高壓縮機(jī)的使用壽命。
氣液分離器包括:殼體33,具體地,殼體33設(shè)計(jì)成包括中部的圓柱體、位于圓柱體上方的上蓋34以及位于圓柱體下方的下蓋32,在下蓋32的下方設(shè)置有支架31,該支架31設(shè)計(jì)成三個(gè)呈三角形布置的結(jié)構(gòu)形式,可增加整個(gè)氣液分離器的穩(wěn)固性。
從蒸發(fā)器排出的氣液混合物通過(guò)設(shè)置在殼體33的頂部的入口接頭41進(jìn)入其內(nèi),氣液混合物向下流動(dòng)時(shí)首先會(huì)遇到折流板38,在折流板38的阻擋作用下,氣態(tài)二氧化碳會(huì)折流而走,之后通過(guò)位于折流板38下方的氣態(tài)二氧化碳管路從殼體33的側(cè)面中部排出,具體地,該氣態(tài)二氧化碳管路包括位于折流板下方的氣態(tài)豎管37、與氣態(tài)豎管37通過(guò)氣態(tài)連接管36連接的氣態(tài)橫管 35,氣態(tài)橫管35與位于殼體33側(cè)面中部的氣態(tài)出口接頭42連接,從而將分離后的氣態(tài)二氧化碳排出;液體二氧化碳和壓縮機(jī)油由于慣性作用,會(huì)繼續(xù)有一個(gè)向前的速度,向前的液體附著在折流板38表面上由于重力的作用向下匯集到一起,由于液態(tài)二氧化碳密度比壓縮機(jī)油密度大,因此,壓縮機(jī)油在氣液分離器的最底層、通過(guò)設(shè)置在殼體33底部的回油管接口40回流到壓縮機(jī)中,可避免壓縮機(jī)缺油。折流板38的中部向上凸起,折流板38的邊緣設(shè)有至少一個(gè)缺口44,在折流板38的中部設(shè)計(jì)向上的凸起,并在其邊緣設(shè)計(jì)缺口,能夠加強(qiáng)氣態(tài)和液態(tài)的流動(dòng)分離效果,提高氣液的分離效率。具體地,缺口44設(shè)計(jì)成半圓形,折流板38的邊緣均勻布置有六個(gè)缺口44。
通過(guò)將入口設(shè)計(jì)在氣液分離器的頂部,在分離器內(nèi)部上方、也就是入口的下方安裝折流板,在折流板的下方設(shè)置氣態(tài)二氧化碳管路,并且將氣態(tài)二氧化碳管路設(shè)計(jì)為豎管、連接管和橫管的組合形式,利用折流板的阻擋作用,當(dāng)氣液混合物遇到阻擋時(shí),氣體會(huì)折流而走,之后通過(guò)位于折流板下方的氣態(tài)二氧化碳管路從分離器的側(cè)面中部排出;液體由于慣性作用,會(huì)繼續(xù)有一個(gè)向前的速度,向前的液體附著在折流板表面上由于重力的作用向下匯集到一起,由于液態(tài)二氧化碳密度比壓縮機(jī)油密度大,因此,壓縮機(jī)油在氣液分離器的最底層、通過(guò)設(shè)置在分離器底部的壓縮機(jī)油出口回流到壓縮機(jī)中,可避免壓縮機(jī)缺油,并能夠?qū)崿F(xiàn)氣態(tài)二氧化碳、液態(tài)二氧化碳以及壓縮機(jī)油的有效分離;此外,分別將入口、氣態(tài)出口和壓縮機(jī)油出口設(shè)計(jì)在分離器的頂部、側(cè)面中部和底部,能夠方便其與蒸發(fā)器、壓縮機(jī)等系統(tǒng)其它部件的連接,可使整個(gè)二氧化碳熱泵系統(tǒng)的布置簡(jiǎn)潔。
本實(shí)施例中,如圖7至圖9所示,蒸發(fā)器采用分組式結(jié)構(gòu),能夠提高蒸發(fā)器的換熱效果,提高整個(gè)系統(tǒng)的性能。在蒸發(fā)器本體61內(nèi)部設(shè)有分液器65和集氣管67,集氣管67通過(guò)三通閥66連接有出氣管77,用于將換熱完成的氣態(tài)CO2從蒸發(fā)器導(dǎo)出;分液器65通過(guò)U型三通閥68連接有進(jìn)液管69,用于將氣液兩相CO2導(dǎo)入蒸發(fā)器中與空氣源進(jìn)行換熱。
分液器65包括分液管51,該分液管51位于蒸發(fā)器本體61內(nèi)部的兩側(cè)。分別利用三通閥66和U型三通閥68將分液器65和集氣管67設(shè)計(jì)成分組式結(jié)構(gòu),即分別將分液管65和集氣管67布置在蒸發(fā)器本體61內(nèi)部的兩側(cè),在優(yōu)化管路布置的同時(shí)能夠放置較多的分液管51和集氣管67,進(jìn)而能夠增大CO2與空氣的換熱面積,提高蒸發(fā)器的換熱效果,從而可提高蒸發(fā)溫度,提高整個(gè) CO2熱泵系統(tǒng)的性能。
分液器5包括結(jié)構(gòu)相同的前分液器和后分液器,采用對(duì)稱式結(jié)構(gòu),能夠方便制造加工,可提高生產(chǎn)效率。其中,前分液器通過(guò)管路一與U型三通閥8的出口一連通,后分液器通過(guò)管路二與U型三通閥68的出口二連通。
具體地,前分液器和后分液器分別設(shè)計(jì)成包括U型三通閥68的結(jié)構(gòu),從而可對(duì)分液管再次分組,利于管路的優(yōu)化布置和換熱效果的提高。其中,前分液器和后分液器的U型三通閥68的進(jìn)口分別與管路一和管路二連通,U型三通閥68的出口一和出口二分別連接有分液管51。
蒸發(fā)器本體61包括殼體71,該殼體71呈倒錐形,有利于蒸發(fā)器內(nèi)空氣與 CO2的換熱效果的提高,殼體71內(nèi)部的兩側(cè)設(shè)有與分液管51配合的安裝槽 72。
殼體71的下部通過(guò)支撐架64固定在底座62上,在底座62上安裝有接水盤3,當(dāng)需要對(duì)蒸發(fā)器表面進(jìn)行除霜時(shí),可對(duì)液體進(jìn)行收集,避免液體滴落在下方機(jī)組造成的維護(hù)的不便。具體地,接水盤63包括前接水盤和后接水盤。
蒸發(fā)器的熱源空氣進(jìn)口70和熱源空氣出口75設(shè)置在殼體61的頂端,用來(lái)向蒸發(fā)器內(nèi)提供空氣源。
本實(shí)用新型的供熱方法包括:
依次啟動(dòng)控制裝置電源,空氣加熱源,熱源空氣風(fēng)機(jī),供暖水泵;
待熱源空氣風(fēng)機(jī),供暖水泵運(yùn)行預(yù)設(shè)時(shí)長(zhǎng)后,啟動(dòng)壓縮機(jī);
壓縮機(jī)排出高溫高壓CO2氣體,進(jìn)入氣體冷卻器,出口壓力表感應(yīng)壓縮機(jī)排出高溫高壓CO2氣體的壓力;
進(jìn)入氣體冷卻器的高溫高壓CO2氣體等壓放熱成為低溫高壓CO2氣體,放出的熱量被供暖回水吸收,形成供暖出水,供暖水出水溫度傳感器感應(yīng)供暖出水的溫度;低溫高壓CO2氣體進(jìn)入回?zé)崞鞲邏簝?nèi)管;
進(jìn)入回?zé)崞鞲邏簝?nèi)管低溫高壓CO2氣體等壓放熱,溫度進(jìn)一步降低的形成更低溫高壓CO2氣體,放出的熱量被回?zé)崞鞯蛪和夤艿牡蜏氐蛪篊O2氣體吸收,更低溫高壓CO2氣體排出進(jìn)入毛細(xì)管節(jié)流元件;
根據(jù)預(yù)設(shè)環(huán)境溫度,當(dāng)環(huán)境溫度高于預(yù)設(shè)環(huán)境溫度時(shí),閉合第二毛細(xì)管電磁閥,斷開第一毛細(xì)管電磁閥;更低溫高壓CO2氣體進(jìn)入第二串聯(lián)連路絕熱膨脹成為氣液兩相狀態(tài),再排出毛細(xì)管節(jié)流元件,進(jìn)入蒸發(fā)器;
當(dāng)環(huán)境溫度低于預(yù)設(shè)環(huán)境溫度時(shí),斷開第二毛細(xì)管電磁閥,閉合第一毛細(xì)管電磁閥;更低溫高壓CO2氣體進(jìn)入第一串聯(lián)連路絕熱膨脹成為氣液兩相狀態(tài),再排出毛細(xì)管節(jié)流元件,進(jìn)入蒸發(fā)器;
進(jìn)入蒸發(fā)器的氣液兩相CO2定壓定壓吸熱氣化成為CO2氣體,繼續(xù)吸熱變成過(guò)熱CO2氣體排出蒸發(fā)器,經(jīng)過(guò)氣液分離器后,進(jìn)入回?zé)崞鞯蛪和夤?,CO2由氣液兩相的狀態(tài)變?yōu)檫^(guò)熱蒸汽的狀態(tài);
進(jìn)入回?zé)崞鞯蛪簝?nèi)管過(guò)熱CO2氣體進(jìn)一步吸收回?zé)崞鞲邏簝?nèi)管CO2氣體的熱量,等壓吸熱成為溫度更要的過(guò)熱CO2氣體,過(guò)熱CO2氣體進(jìn)入壓縮機(jī),在壓縮機(jī)的作用下形成高溫高壓CO2氣體,開始一新的循環(huán);
當(dāng)供暖水出水溫度等于設(shè)置的上限值時(shí),控制壓縮機(jī)、熱源空氣風(fēng)機(jī)停止運(yùn)行,當(dāng)供暖水出水溫度等于設(shè)置的下限值時(shí),控制壓縮機(jī)、熱源空氣風(fēng)機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行,重復(fù)上述循環(huán)。
方法的具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程為,如圖10、圖11所示,
(1)壓縮機(jī)內(nèi)絕熱壓縮過(guò)程
壓縮機(jī)將CO2氣體由低溫低壓的狀態(tài)1點(diǎn)變?yōu)楦邷馗邏旱臓顟B(tài)2點(diǎn),由2 點(diǎn)排出高溫高壓CO2氣體,進(jìn)入氣體冷卻器;
(2)氣體冷卻器等壓放熱過(guò)程
由2點(diǎn)進(jìn)入氣體冷卻器的高溫高壓CO2氣體等壓放熱成為低溫高壓CO2氣體,放出的熱量被冷水帶走,低溫高壓CO2氣體由3點(diǎn)排出,進(jìn)入氣體冷卻器的熱力學(xué)過(guò)程為2點(diǎn)到3點(diǎn)過(guò)程;
(3)回?zé)崞鞲邏和夤艿葔悍艧徇^(guò)程
低溫高壓CO2氣體由3進(jìn)入回?zé)崞鞲邏簝?nèi)管,低溫高壓CO2氣體溫度仍然高于回?zé)崞鞯蛪和夤艿牡蜏氐蛪篊O2氣體,所以進(jìn)一步等壓放熱成為溫度更低的高壓CO2氣體,放出的熱量被回?zé)崞鞯蛪和夤艿牡蜏氐蛪篊O2氣體帶走,更低溫度高壓CO2氣體由4點(diǎn)排出;
(4)毛細(xì)管節(jié)流元件絕熱膨脹過(guò)程
更低溫度高壓CO2氣體由4點(diǎn)進(jìn)入毛細(xì)管節(jié)流元件,絕熱膨脹成為氣液兩相狀態(tài),經(jīng)5點(diǎn)排出毛細(xì)管節(jié)流元件,其熱力學(xué)過(guò)程的4點(diǎn)到5點(diǎn)過(guò)程,CO2氣體由更低溫度的溫的高壓狀態(tài)4點(diǎn)變?yōu)榈蜏氐蛪旱臓顟B(tài)5點(diǎn);
(5)蒸發(fā)器等壓吸熱過(guò)程
進(jìn)入蒸發(fā)器的氣液兩相CO2定壓定壓吸熱氣化成為CO2氣體,繼續(xù)吸熱變成過(guò)熱CO2氣體,經(jīng)0點(diǎn)排出蒸發(fā)器,其熱力學(xué)過(guò)程的5點(diǎn)到0點(diǎn)過(guò)程,CO2由氣液兩相的狀態(tài)5變?yōu)檫^(guò)熱蒸汽的狀態(tài)0;
(6)回?zé)崞鞯蛪和夤艿葔何鼰徇^(guò)程
進(jìn)入回?zé)崞鞯蛪簝?nèi)管過(guò)熱CO2氣體進(jìn)一步吸收回?zé)崞鞲邏簝?nèi)管CO2氣體的熱量進(jìn)一步過(guò)熱,所以進(jìn)一步等壓吸熱成為溫度更要的過(guò)熱CO2氣體,過(guò)熱CO2氣體由1點(diǎn)排出,進(jìn)入壓縮機(jī),其熱力學(xué)過(guò)程的0點(diǎn)到1點(diǎn)過(guò)程,CO2氣體由過(guò)熱狀態(tài)變?yōu)闇囟雀叩倪^(guò)熱狀態(tài),開始一個(gè)新的循環(huán)。
本說(shuō)明書中各個(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述,每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說(shuō)明的都是與其他實(shí)施例的不同之處,各個(gè)實(shí)施例之間相同相似部分互相參考即可。
對(duì)所公開的實(shí)施例的上述說(shuō)明,使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本實(shí)用新型。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是顯而易見的,本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實(shí)用新型的精神或范圍的情況下,在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此,本實(shí)用新型將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例,而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。